华南花岗岩、玄武岩与风成红土壳中稀土元素分异机制的比较研究：化学风化与沉积循环的协同控制

本研究针对华南地区稀土元素(REE)富集红土壳的形成机制问题，通过对比花岗岩(YQ)、玄武岩(ZJ)和风成红土(LZ)三类风化剖面，揭示了REE分异受控于母岩性质(LREE/HREE差异)、铁锰(氢)氧化物表面络合(Fe–Mn (hydr)oxides)及沉积循环(锆石等重矿物富集)的多重作用，为热带-亚热带REE勘探建立地球化学框架。

　　

华南地区广泛分布着富含稀土元素(REE)的红土风化壳，这些"稀土宝藏"的形成机制长期存在争议：究竟是花岗岩的原位风化主导，还是风尘沉积的再循环作用更关键？这一科学问题直接关系到离子吸附型稀土矿床的勘探策略。中国作为全球90%稀土供应的主导者，其华南花岗岩风化壳的稀土富集现象备受关注，但玄武岩风化壳和风成红土中的REE行为规律却缺乏系统对比。更复杂的是，铁锰(氢)氧化物的表面络合、锆石等重矿物的沉积富集，以及亚热带气候下的强烈淋滤作用，共同构成了调控REE分异的"黑箱"系统。

为破解这一难题，中国国家自然科学基金资助的研究团队选取了三个典型剖面：广东花岗岩风化壳(YQ)、湛江玄武岩风化壳(ZJ)和九江风成红土(LZ)。通过矿物学、粒度分析和地球化学示踪技术，首次揭示了不同母岩背景下REE分异的"命运分叉路"：花岗岩风化释放的轻稀土(LREE)优先被黏土矿物截留，而玄武岩中的铁锰氧化物却"偏爱"中稀土(MREE)；风成红土则因石英稀释和锆石富集展现出独特的重稀土(HREE)优势。这项发表于《Geochimica et Cosmochimica Acta》的研究，为理解地表REE循环提供了"化学风化-沉积循环"双驱动模型。

关键技术方法包括：激光粒度分析(Mastersizer 3000)测定风化壳颗粒组成；X射线衍射(XRD)鉴定黏土矿物相；连续提取法区分REE赋存形态；Cr/V-Y/Ni等多元素比值示踪沉积物源；化学蚀变指数(CIA)量化风化强度。所有样品均来自华南典型地质单元，涵盖从基岩到表土的完整风化序列。

矿物学与粒度特征
花岗岩剖面(YQ)显示黏土含量随风化加深递增(15.9–21.7 vol%)，伴随长石分解为高岭石/伊利石；玄武岩剖面(ZJ)以赤铁矿-针铁矿转化导致MREE选择性保留；风成红土(LZ)的粗颗粒石英(>60%)与细粒锆石形成"二元拮抗"，解释其HREE富集但总量最低的特征。

地球化学继承性
Cr/V-Y/Ni图解证实三类剖面物源差异：花岗岩体系Th/Sc>1.2反映长石分解，玄武岩体系低Zr/Sc(<15)指示基性岩来源，而风成红土异常高的Zr/Sc(>30)暴露锆石沉积富集信号。REE配分模式中，YQ的LREE/HREE比达9.7，ZJ出现MREE"驼峰"，LZ则呈现HREE相对富集的"平坦型"。

结论与启示
研究确立了三重分异机制：(1)花岗岩风化中黏土矿物主导LREE吸附；(2)玄武岩铁锰氧化物通过氧化还原反应固定MREE；(3)风成过程通过"石英稀释-重矿物富集"二元作用调控HREE。该发现不仅解释了华南稀土矿床的分布规律，更建立了"母岩属性-矿物界面-沉积筛选"的REE富集模型，为全球类似气候带的稀土勘探提供了理论依据。值得注意的是，风尘输入对稀土富集的贡献被长期低估——这项研究证实，即使在外来物质占比<30%的体系中，沉积循环仍能通过改变矿物组合显著重塑REE分布格局。